DE19718455A1

DE19718455A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Mahlkaffee in Kaffeeverpackungen

Info

Publication number: DE19718455A1
Application number: DE19718455A
Authority: DE
Inventors: Volker Rupp; Josef Mergili
Original assignee: NEUHAUS NEOTEC MASCHINEN und A
Current assignee: NEUHAUS NEOTEC MASCHINEN und A
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1997-11-06
Also published as: DE29607846U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zum Dosieren von Mahlkaffee in Kaffeeverpackun gen.

Beim Verpacken von Mahlkaffee wird angestrebt, jede Ver packung möglichst genau mit einem bestimmten Füllgewicht und einem bestimmten Füllvolumen Mahlkaffee zu versehen. Das Füllgewicht ist die Mengenangabe, auf deren Einhaltung der Abnehmer besonderen Wert legt. Das Füllvolumen muß der angestrebten Verpackungsgröße entsprechen. Dies gilt ins besondere für Verpackungen, die ohne eine Umverpackung aus Karton auskommen und bei denen der Kaffee direkt in einen luftdicht verschließbaren Beutel gepackt wird.

Der Kaffee aus dem Mahlwerk ist bereits bis zu einem ge wissen Grad vorkompaktiert. Deshalb ist zum Erreichen ei nes bestimmten Gewichts bei einem gegebenen Volumen ledig lich ein Nachkompaktieren erforderlich, bei dem durch ge eignete Maßnahmen die Schüttdichte des Kaffees erhöht wird. Dabei können durch Eintrag mechanischer Arbeit scharfkantige Kaffeekörner gebrochen und kann durch Ab lagern von feinen Teilchen das Porenvolumen verringert werden.

Bei einer aus der DE 43 36 233 A1 bekannten Vorrichtung zum Dosieren von Mahlkaffee wird der gemahlene Kaffee auf eine Verteileinrichtung gegeben, die verschiedene Verdich tungseinrichtungen (Kompaktoren) speist. Der nachverdich tete Kaffee aus den Kompaktoren wird mittels Dosierein richtungen in Kaffeeverpackungen auf einem Förderband ab gefüllt. Füllgewicht und Füllvolumen werden durch Messung an den Kaffeepackungen kontrolliert. Bei Abweichungen vom Sollwert des Füllgewichts werden die Dosiereinrichtungen geregelt. Bei Abweichungen vom Sollwert der Füllhöhe wer den die Kompaktoren von einer Regeleinrichtung derart an gesteuert, daß das Schüttgut vor dem Abfüllen füllhöhen spezifisch verdichtet wird. Bei dieser Vorrichtung ist nachteilig, daß die lange Regelstrecke die Genauigkeit der Dosierung beeinträchtigt. Es resultieren Kaffeepackungen, die hinsichtlich der Genauigkeit und Konstanz von Füllge wicht und Füllvolumen noch zu wünschen übrig lassen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die ein genaueres Dosieren von Mahlkaffee in Kaffeeverpackungen mit geringerem Schwankungen ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Dosieren von Mahl kaffee in Kaffeeverpackungen wird zunächst der Mahlkaffee kompaktiert. Das kann ohne Aufteilen des Mahlkaffees auf verschiedene Teilströme oder Teilmengen erfolgen. Danach wird der Kompaktierungsgrad des kompaktierten Mahlkaffees gemessen. Hierbei können Gewicht und Volumen des Mahl kaffees ermittelt oder festgelegt werden. Wird beispiels weise das Volumen festgelegt, braucht für die Bestimmung des Kompaktierungsgrades lediglich das Gewicht des Mahl kaffees ermittelt zu werden. Bei einem vereinfachten Ver fahren wird lediglich der Kompaktierungsgrad von Proben des gesamten kompaktierten Mahlkaffees gemessen. Hierzu kann ein vorgegebenes Volumen Mahlkaffee einem Strom oder einem Vorrat Mahlkaffee entnommen und dann das Gewicht des vorgegebenen Volumens ermittelt werden. Nach der Messung kann der Mahlkaffee dem Strom oder Vorrat Mahlkaffee wie der zugeführt werden, um ebenfalls in Kaffeeverpackungen abgepackt zu werden. Das Kompaktieren des Mahlkaffees wird aufgrund der gemessenen Werte des Kompaktierungsgrades ge regelt. Schließlich wird der kompaktierte Mahlkaffee in Kaffeeverpackungen gefüllt. Für eine schnelle und genaue Dosierung können die Kaffeeverpackungen schrittweise mit Mahlkaffee befüllt werden. Zusätzlich können noch die Packungshöhen der Kaffeeverpackung gemessen und der Kom paktierungsgrad unter Berücksichtigung der gemessenen Packungshöhen geregelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Messung des Kompaktierungsgrades direkt nach dem Kompak tieren eine sehr kurze Regelstrecke zur Folge hat, die eine sehr genaue Einhaltung des gewünschten Kompaktie rungsgrades bei allenfalls sehr geringen zeitlichen Schwan kungen ermöglicht. Genaue Füllgewichte und Füllvolumina sind auch bei Hochleistungsverpackungsprozessen erreichbar. Das Verfahren ist insbesondere zum Befüllen von Primärver packungen oder Umverpackung geeignet. Zusätzliche Sicher heit kann durch die Kontrolle der Packungshöhe und Einbe ziehung der gemessenen Werte in die Regelung erhalten wer den. Insgesamt wird durch das Verfahren ein kontinuier licher und angepaßter Mahlkaffee-Einzug, ein verbessertes Häutchenbild des Kaffees, die gesteuerte Mahlkaffee-Zufuhr zur Verpackung mit definierter Schüttdichte sowie die Kon stanthaltung der Packungshöhe realisiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren von Mahl kaffee in Kaffeeverpackungen hat einen Kompaktor für Mahl kaffee, der in bekannter Weise mit einer Einzugsschnecke und einem Flügelverdichter ausgestattet sein kann. Die Vorrichtung kommt mit einem einzigen zentralen Kompaktor aus, der bei entsprechender Leistungsfähigkeit jedoch etwas größer als die Kompaktoren bekannter Vorrichtungen ausgeführt sein kann. Der Auslauf des Kompaktors speist eine Einrichtung zum Messen des Kompaktierungsgrades, die sowohl das Gewicht als auch das Volumen des zugeführten Mahlkaffees ermitteln bzw. festlegen kann. Vorzugsweise mißt diese Einrichtung das Gewicht eines vorgegebenen Volumens Mahlkaffee, wozu sie einen Behälter auf einer Wägevorrichtung haben kann, von dem nach dem Befüllen überschüssiger Kaffee abgestreift wird. Vorzugsweise ent nimmt diese Einrichtung den zu prüfenden Mahlkaffee einem Hauptstrom des kompaktierten Mahlkaffees. Des weiteren ist ein Regler vorhanden, der den Kompaktor aufgrund der ge messenen Werte des Kompaktierungsgrades so steuert, daß der gewünschte Kompaktierungsgrad nach Masse und zuge ordnetem Volumen möglichst genau erreicht wird. Hierfür kann der Regler die Programmparameter und die mechanischen Komponenten des Kompaktors einstellen. Schließlich ist eine Einrichtung zum Füllen des kompaktierten Mahlkaffees in Kaffeeverpackungen vorhanden, die vorzugsweise von einem Hauptstrom des Mahlkaffees aus dem Kompaktor und dem Kaffee aus der Einrichtung zum Messen des Kompaktierungs grades gespeist ist. Vorzugsweise weist die Einrichtung zum Füllen mindestens einen Füllstutzen oberhalb einer Einrichtung zum Transportieren von Kaffeeverpackungen auf. Ein Verteilen des kompaktierten Mahlkaffees auf mehrere Füllstutzen kann über eine Verteilerschnecke erfolgen. Der Kompaktierungsgrad wird durch die Verteilerschnecke prak tisch nicht verändert. Die Füllstutzen können als Haupt- und Nachdosierer für ein schrittweises Befüllen der durch laufenden Kaffeeverpackungen dienen, insbesondere wenn eine Hochleistungsdosierung angestrebt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Messung des Kompaktierungsgrades direkt am Auslauf des Kompaktors eine sehr kurze Regelstrecke mit nur wenig Pro dukt zwischen Kompaktor und Meßeinrichtung aufweist, die eine sehr genaue Einhaltung des gewünschten Komptaktie rungsgrades bei allenfalls sehr geringen zeitlichen Schwankungen ermöglicht. Genaue Füllgewichte und Füll volumina sind auch bei Hochleistungsverpackungen erreich bar. Die Vorrichtung ist insbesondere zum Befüllen von Primärverpackungen ohne Umverpackung geeignet. Zusätzliche Sicherheit kann durch Kontrolle der Packungshöhe und Auf schalten der gemessenen Werte auf den Regler erhalten wer den. Insgesamt wird durch die Vorrichtung ein kontinuier licher und angepaßter Mahlkaffee-Einzug, ein verbessertes Häutchenbild des Kaffees, die gesteuerte Mahlkaffee-Zufuhr zur Packmaschine mit definierter Schüttdichte sowie die Konstanthaltung der Packungshöhe realisiert. Dabei läßt sich die Vorrichtung so aufbauen, daß die leichte Zugäng lichkeit und die Möglichkeit eines leichten Werkzeug wechsels eine schnelle Reinigung bei Produktwechsel sowie eine unkomplizierte Anpassung auch an spezielle Aufgaben garantieren.

Der Kompaktor kann einen Einlauf, ein Verdichterrohr und eine Stauklappe am Ende des Verdichterrohres haben. Außer dem können auf einer Hauptwelle eine dem Einlauf zuge ordnete Einzugsschnecke, Werkzeuge (Paddel oder Flügel), ein Scraper und Wuchtscheiben befestigt sein. Über die Drehzahl des Antriebes, der frequenzgesteuert sein kann, wird der Volumenstrom der Einzugsschnecke geregelt, d. h. die zugeführte Kaffeemenge.

Vom Einlauf gelangt der Mahlkaffee über die Einzugs schnecke in das Verdichterrohr, wo die Paddel mechanisch auf den Kaffee einwirken. Die Paddel sorgen in Wechsel wirkung mit Stopp-Schrauben oder sonstigen Einbauten des Verdichterrohres für Kantenbrechung und Abrundung der Kaffeepartikel sowie für die Häutchenzerkleinerung, -ein färbung und -vermischung. Weiterhin fördern die Paddel den Kaffee in Richtung Stauklappe und Austrag. Der Anstellwin kel der Paddel ist stufenlos bis hin zur Gegenförderung einstellbar.

Die Stauklappe kann in Stellungen von geschlossen bis 90° geöffnet gebracht werden. Diese Verstellung ist Bestand teil der Schüttdichteregelung, da über die Klappenstellung die Kompaktierung wesentlich beeinflußt wird. Je weiter die Klappe geschlossen ist, desto höher wird die Verweil zeit des Kaffees und damit der Kompaktierungsgrad. Durch den Klappenspalt gelangt der Kaffee dann durch den Austrag in die Einrichtung zum Messen des Kompaktierungsgrades. Des weiteren kann eine Verdichtungseinrichtung als Kompak tor zum Einsatz kommen, die in der DE 43 36 233 A1 der Dosiereinrichtung vorgeordnet dargestellt ist.

Das Meßverfahren und die Einrichtung zum Messen können auch andere Einsatzbereiche als beim Dosieren von Mahl kaffee in Kaffeeverpackungen haben. So können sie für die On-line-Kontrolle von Schüttgewichten in Mahlwerken zum Einsatz kommen. Dort befindet sich nämlich üblicherweise ein Kompaktor, dessen Arbeitsergebnisse bei unterschied lichen Kaffeesorten schwanken können, so daß eine Feinre gelung wünschenswert wäre. Vorzugsweise entnimmt das Meß verfahren bzw. die Einrichtung zum Messen ein vorgegebenes Volumen Mahlkaffee einem Strom oder einem Vorrat Mahl kaffee und ermittelt dann das Gewicht des vorgegebenen Volumens. Nach der Messung kann das Meßverfahren bzw. die Einrichtung zum Messen den entnommenen Mahlkaffee dem Strom oder Vorrat wieder zuführen. Das vorgegebene Volumen kann durch Eintauchen eines Behälters in den Strom oder Vorrat Mahlkaffee entnommen werden. Nach der Entnahme kann ein Schieber überschüssigen Mahlkaffee von der Öffnung des Behälters abstreifen. Nach der Ermittlung des Gewichts kann der Behälter den Mahlkaffee in den Strom oder Vorrat Mahlkaffee abkippen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der anlie genden, grob schematischen Zeichnung erläutert:

Im oberen Teil der Vorrichtung befindet sich ein Aufgabe trichter 1 für Mahlkaffee, der einen Kompaktor 2 speist. Der Kompaktor 2 ist in bekannter Weise mit einer Einzugs schnecke und einem Flügelverdichter ausgeführt. Er zieht den Kaffee ein und gibt am Auslauf 3 eine definierte und verdichtete Menge Mahlkaffee ab.

Am Auslauf 3 des Kompaktors 2 ist eine Einrichtung zum Messen des Kompaktierungsgrades 4 angeordnet, die einen Behälter für die Entnahme eines bestimmten Volumens komp taktierten Kaffees aus dem vom Kompaktor abgegebenen Kaffeestrom, eine Wiegevorrichtung zum Wägen des entnom menen Kaffees und eine Einrichtung zum Abkippen des Kaffees aus dem Behälter aufweist. Die Einrichtung zum Messen 4 ist an einem Regler 5 angeschlossen, der den Kompaktor 2 steuert.

Der Kompaktor 2 und die Einrichtung zum Messen des Kompak tierungsgrades 4 speisen eine Verteilerschnecke 6, deren verschiedene Ausgänge Füllstutzen 7, 8, 9, 10 speisen. Diese sind oberhalb eines Förderbandes angeordnet, von dem oben geöffnete Kaffeeverpackungen 12 in Transportrichtung T unterhalb der Füllstutzen 7 bis 10 gefördert werden. Die Füllstutzen 7 bis 10 können so ausgelegt sein, daß die Füllstutzen 7 bis 9 jeweils etwa knapp 1/3 der Füllmenge in die jeweilige Kaffeepackung abgeben und der letzte Füllstutzen 10 etwa 1/10 der Füllmenge eindosiert.

Durch intermittierenden Betrieb der Schnecke 6 oder durch Kapazitätsreserven dieser Einrichtung in Verbindung mit einer Steuerung von Absperrorganen kann erreicht werden, daß Mahlkaffee nur in die nach oben geöffneten Kaffeever packungen 12 abgegeben wird.

Durch diese Vorrichtung wird eine sehr genaue und schnelle Befüllung durchlaufender Kaffeeverpackungen mit geringen Schwankungswerten erreicht.

Claims

1. Verfahren zum Dosieren von Mahlkaffee in Kaffeever packungen, bei dem

- Mahlkaffee kompaktiert,
- der Kompaktierungsgrad des kompaktierten Mahlkaffees gemessen,
- das Kompaktieren des Mahlkaffees aufgrund der gemes senen Werte des Kompaktierungsgrades geregelt, und
- der kompaktierte Mahlkaffee in Kaffeeverpackungen ge füllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beim Messen des Kom paktierungsgrades Gewicht und Volumen des Mahlkaffees ermittelt oder festlegt werden.

3. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gewicht eines vorgegebenen Volumens Mahlkaffee ge messen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem ein vorgegebenes Vo lumen Mahlkaffee einem Strom oder einem Vorrat Mahl kaffee entnommen und dann das Gewicht des vorgegebenen Volumens ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der entnommene Mahl kaffee nach der Ermittlung des Gewichts dem Strom oder Vorrat Mahlkaffee wieder zuführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kaffeepackungen schrittweise mit Mahlkaffee befüllt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Packungshöhe der Kaffeeverpackungen gemessen und der Kompaktierungsgrad unter Berücksichtigung der gemesse nen Packungshöhen geregelt wird.

8. Vorrichtung zum Dosieren von Mahlkaffee in Kaffeever packungen, mit

- einem Kompaktor (2) für Mahlkaffee,
- einer Einrichtung zum Messen (4) des Kompaktierungs grades am Auslauf (3) des Kompaktors (2),
- einem Regler (5) zum Steuern des Kompaktors (2) auf grund der gemessenen Werte des Kompaktierungsgrades,

und

- einer Einrichtung zum Füllen (6 bis 10) des kompak tierten Mahlkaffees in Kaffeeverpackungen (12).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Kompaktor (2) eine Einzugsschnecke und einen Flügelverdichter hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Ein richtung zum Messen (4) Gewicht und Volumen des zuge führten Mahlkaffees ermittelt oder festlegt.

11. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der eine Einrichtung zum Messen (4) das Gewicht eines vorgegebenen Volumens Mahlkaffee ermit telt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Einrichtung zum Messen (4) ein vorgegebenes Volumen Mahlkaffee einem Strom oder einem Vorrat Mahlkaffee entnimmt und dann das Gewicht des vorgegebenen Volumens ermittelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Einrichtung zum Messen (4) den entnommenen Mahlkaffee nach der Er mittlung des Gewichts dem Strom oder Vorrat Mahlkaffee wieder zuführt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Ein richtung zum Messen (4) das vorgebene Volumen Mahl kaffee durch Eintauchen eines Behälters in den Strom oder Vorrat Mahlkaffee entnimmt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der ein Schieber nach der Entnahme von Mahlkaffee überschüssigen Mahl kaffee von der Öffnung des Behälters abstreift.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der der Be hälter den Mahlkaffee nach der Ermittlung des Gewichts in den Strom oder Vorrat Mahlkaffee abkippt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, bei der der Regler (5) den Kompaktierungsgrad durch Ändern der Programmparameter und der Einstellung mechanischer Komponenten des Kompaktors (2) einstellt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, bei der die Einrichtung zum Füllen (6 bis 10) von dem Kompak tor (2) und von der Einrichtung zum Messen (4) ge speist ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, bei der die Einrichtung zum Füllen (6 bis 10) mindestens einen Füllstutzen (7 bis 10) oberhalb einer Einrichtung zum Transportieren (11) von Kaffeeverpackungen (12) auf weist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, bei der die Einrichtung zum Füllen (6 bis 10) eine Verteiler schnecke (6) mit Füllstutzen (7 bis 10) an verschiede nen Ausgängen aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die Füllstutzen (7 bis 10) Haupt- und Nachdosierer sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, bei der eine Einrichtung zum Messen der Packungshöhe vorhanden ist und der Regler den Kompaktor unter Berücksichti gung der gemessenen Packungshöhen steuert.